Bacterie gemaakt met synthetische nucleotiden

Onnatuurlijke DNA-basen

Onnatuurlijke DNA-basen die (ook) al eerder bedacht zijn. Linksonder de vruchten van Romesbergs onderzoek (afb: chemistryworld.com)

Normaal is DNA opgebouwd uit slechts vier bouwstenen (nucleotiden, ook wel DNA-letters genoemd: A, C, G en T). Nu hebben onderzoekers van het Amerikaanse Scripps-instituut aan een bacteriëel DNA-molecuul twee synthetische nucleotiden toegevoegd. Dat schijnt al eerder gebeurd te zijn, maar nu lijkt dit deels kunstmatige DNA ‘levensvatbaar’ te zijn: E. coli-bacteriën met dit vreemde DNA bleken, na enige aanpassingen, normaal te groeien en te delen. Ook de ‘nakomelingen’ van de bacterie met twee foute nucleotiden zouden die vreemdgangers mee krijgen. Moeten we ons zorgen maken? Daar praten de onderzoekers niet over.

Het idee is dat die extra nucleotiden ervoor zorgt dat het levensmolecuul meer informatie kan opslaan met zes nucleotiden als met vier. Daardoor zouden er nieuwe organismen kunnen ontstaan die andere biomoleculen kunnen aanmaken dan de bestaande. We hebben het dan over micro-organismen als chemische fabriekjes (denk ik).
In 2014 lukt het Floyd Romesberg van het Scripps-instituut en zijn medewerkers om twee niet-natuurlijke DNA-letters toe te voegen aan het genoom van de bekende Escherichia coli-bacterie. Klein minpuntje was dat die verandering geen normaal levend organisme opleverde. Romesberg: “Die halfsynthetische organismen zijn weliswaar te maken, maar die bacteriën groeiden slecht, hadden een speciale behandeling nodig en hielden de onnatuurlijke informatie niet vast.”
Sindsdien zijn de onderzoekers bezig geweest te achterhalen waardoor dat kwam en kennelijk zijn ze in die opzet geslaagd. Ze hebben nu een E. coli ‘gemaakt’ met zes DNA-letters en die bacterie geeft die ook door aan volgende generaties. De bacterie neemt uit zijn omgeving de ingrediënten op die nodig zijn voor de aanmaak van die vreemde nucleotiden. “We hebben een halfsynthetisch organisme gemaakt dat zelfstandiger is als zijn voorgangers en die de extra informatie net zo goed opslaat als de natuurlijke DNA-elementen”, schrijven de onderzoekers. “Afwijkend van natuurlijke organismen heeft deze bacterie synthetische componenten: een extra, onnatuurlijk basenpaar.”

Ander materiaal

De onderzoekers kregen dat voor elkaar door te werken met een andere base (de base is het enige variabele onderdeel van een nucleotide): d5SICS van de mislukte voorgangers werd nu dTPT3. De tegenhanger (mannetje/vrouwtje-principe) bleef de niet-natuurlijke base dNaM.
Om ervoor te zorgen dat het van twee extra nucleotiden voorziene DNA van de bacterie ook werd doorgegeven na deling, bouwden de onderzoekers ook nog eens een extra gen in. Dat gen codeerde voor een extra transporteiwit, dat er voor zorgt dat de bacterie ook de ingrediënten voor de aanmaak van die ‘vreemdgangers’ uit de omgeving oppikt en die bij deling ook inbouwt in het DNA.

Daarnaast bouwden ze nog een gen in dat codeert voor een enzym dat alle genoomkopieën vernietigt die niet die twee extra bouwstenen hebben. Daardoor bevat het DNA van bijna 100% van het ‘nageslacht’ ook die twee extra DNA-letters. Ook na 60 celdelingen bleek de extra informatie vrijwel volledig intact. Deze drastisch veranderde E. coli’s groeiden wel minder dan de originele: zo’n 17%.

Belangrijk (?)

De onderzoekers denken met de ontwikkeling van die halfsynthetische bacterie een belangrijke stap gezet te hebben in de ontwikkeling van synthetische biologie, het onnatuurlijke leven (hoe vreemd dat ook klinkt). “Dit organisme levert ons een platform met volledig onnatuurlijke eigenschappen en functies die in de natuur niet voorkomen”, stellen de onderzoekers.

De Scripps-onderzoekers laten in hun artikel onbesproken dat zo’n ontwikkeling ook negatieve kanten kan hebben. Hoe verhoudt die onnatuurlijke wereld zich met de natuurlijke? Levert de creatie van die synthetische organismen geen gevaar op voor het natuurlijke leven (waarvan de mens onderdeel uitmaakt)? Er zijn wel eens gekkere vragen gesteld.

Bron: bdw

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *